CN104715276B - 调制深度可变的rfid信号产生装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种调制深度可变的RFID信号产生装置，包括：缓冲器、微控制器、第一模拟开关、有源晶振、第二模拟开关、输出带通滤波器；所述微控制器内置的数模转换器的输出连接缓冲器的输入端，缓冲器的输出连接到第一模拟开关的常闭端，第一模拟开关的常开端接5V电源，微控制器的一个通用IO口连接到第一模拟开关的输入端，第一模拟开关的公共输出端连接到第二模拟开关的常开端，第二模拟开关的常闭端接地，第二模拟开关的输入端与有源晶振相连接，第二模拟开关的公共输出端连接到输出带通滤波器。其优点是：用户在无需更改电路和RFID阅读器的情况下，可以调节发送信号的调制深度；适用不同的应用距离和不同性能的电子标签。

Description

调制深度可变的RFID信号产生装置
技术领域
本发明涉及一种调制深度可变的RFID信号产生装置，属于电学领域。
背景技术
射频识别（RFID）是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，作为条形码的无线版本，RFID技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点，其应用将给零售、物流等产业带来革命性变化。
RFID系统，是由阅读器、电子标签及应用软件三个部份所组成，其工作原理是阅读器发射一特定频率的无线电磁波，用以驱动接近的电子标签将其内部的数据发送，此时阅读器接收解读数据，送给应用程序做相应的处理。
目前，在国内应用较为广泛的是基于ISO15693协议和ISO14443协议的RFID系统，其工作中心频率皆为13.56MHz，以无源方式工作，其性能可达1.5m，在该类远程读卡系统中，阅读器的接收信号质量是系统性能的关键因素之一。在标准的无源工作模式下，读写器的射频信号一方面为电子标签提供能量，另一方面向射频标签传送数据。由于载波所提供能量按读写距离的平方衰减，而阅读器接收的信号强度按照读写距离的四次方衰减。因此在远距离下信号强度和载波幅度的比例，即调制深度和近距离下应该是不同的。对于ASK调制方式，射频信号的调制深度很小时会导致电子标签无法解调，调制深度过大时会导致能量不足，因此调制深度应当随不同应用场合和不同批次标签进行调整。很多阅读器系统采用OOK调制或者是固定模式的ASK调制，难以适应不同的电子标签在不同距离下对射频信号的需求，难以发挥最优性能，另外一些读写器采用复杂的电路结构实现调制深度可调，但增加了成本，降低了可靠性。
发明内容
为克服现有的RFID信号产生方法的不足，本发明提供一种调制深度可变的RFID信号产生装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述调制深度可变的RFID信号产生装置包括：缓冲器、微控制器、第一模拟开关、有源晶振、第二模拟开关、输出带通滤波器；所述微控制器内置的数模转换器的输出连接缓冲器的输入端，缓冲器的输出连接到第一模拟开关的常闭端，第一模拟开关的常开端接5V电源，微控制器的一个通用IO口连接到第一模拟开关的输入端，第一模拟开关的公共输出端连接到第二模拟开关的常开端，第二模拟开关的常闭端接地，第二模拟开关的输入端与有源晶振相连接，第二模拟开关的公共输出端连接到输出带通滤波器；
所述第一模拟开关和第二模拟开关应至少包含一个常闭端NC、一个常开端NO、一个公共输出端COM和一个输入端IN，并实现以下逻辑：输入端IN接低电平时，公共输出端COM与常闭端NC相连接；输入端IN接高电平时，公共输出端COM与常开端NO相连接。
有源晶振输出固定频率的方波，第二模拟开关的公共输出端则按照该频率切换到接地0V和第一模拟开关的公共输出端；此时如果微控制器输出到第一模拟开关输入端的信号为低电平，则第一模拟开关的公共输出端连接到缓冲器的输出，即第二模拟开关的公共输出端输出方波，方波的幅度是微控制器内置数模转换器输出的电压，经过输出带通滤波器后波形为已调制波形；如果微控制器输出到第一模拟开关输入端的信号为高电平，则第一模拟开关的公共输出端连接到5V电源，即第二模拟开关的公共输出端输出方波，方波的幅度是0V-5V满幅度，经过输出带通滤波器后波形为未调制波形。
按照目前的常用标准，所述有源晶振采用13.56MHz有源晶振，输出13.56MHz方波。
本发明的有益效果是，提供了一种调制深度可变的RFID信号产生装置，用户在无需更改电路和RFID阅读器的情况下，可以调节发送信号的调制深度；适用不同的应用距离和不同性能的电子标签，简化的电路设计能够保证稳定性和经济实用性。
附图说明
图1是本发明的电路结构图。
图2是本发明输出波形图。
其中，1、缓冲器，2、微控制器（MCU），3、第一片模拟开关，4、接地，5、13.56MHz有源晶振，6、第二模拟开关，7、输出带通滤波器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明硬件电路包括：缓冲器1、微控制器（MCU）2、第一模拟开关3、有源晶振5、第二模拟开关6、输出带通滤波器7；所述微控制器2内置的数模转换器的输出连接缓冲器1的输入端，缓冲器1的输出连接到第一模拟开关3的常闭端，第一模拟开关3的常开端接5V电源，微控制器2的一个通用IO口连接到第一模拟开关3的输入端，第一模拟开关3的公共输出端连接到第二模拟开关6的常开端，第二模拟开关6的常闭端接地4，第二模拟开关6的输入端与有源晶振5相连接，第二模拟开关6的公共输出端连接到输出带通滤波器7。
所述第一模拟开关3和第二模拟开关6实现以下逻辑：输入端IN接低电平时，公共输出端COM与常闭端NC相连接；输入端IN接高电平时，公共输出端COM与常开端NO相连接。
电路系统上电后，13.56MHz有源晶振5输出13.56MHz方波，第二模拟开关6的公共输出端则按照13.56MHz的频率切换到接地0V和第一模拟开关的公共输出端，此时如果微控制器2输出到第一模拟开关3输入端的信号为低电平，则第一模拟开关3的公共输出端连接到缓冲器1的输出，即第二模拟开关6的公共输出端输出13.56MHz的方波，方波的幅度是微控制器2内置有DAC输出的电压，经过输出带通滤波器7后波形为已调制波形；此时如果微控制器2输出到第一模拟开关3输入端的信号为高电平，则第一模拟开关3的公共输出端连接到5V电源，即第二模拟开关6的公共输出端输出13.56MHz的方波，方波的幅度是0V-5V满幅度，经过输出带通滤波器后波形为未调制波形。微控制器2具体控制步骤如下：
1）预计算。
上电后，MCU设定通用IO口输出高电平；MCU根据用户需要发送的数据，依据CRC16预先计算出数据的校验字节，并将用户数据与校验字节存在数组TxBuf[]中；关闭中断，防止中断干扰发送；根据用户需要的调制深度Depth(0%-100%)，输出DAC的电压为Depth*5V；
2）发送帧头SOF。
根据ISO15693标准对发送信号的规定，MCU通用IO口输出低电平，发送已调制波形，延时9.44us，然后通用IO口输出高电平，延时9.44*4us，然后通用IO口输出低电平，延时9.44us，然后通用IO口输出高电平，延时9.44*2us；
3）发送用户数据与校验字节。
发送用户数据与校验字节，即连续发送数组TxBuf[]中的数据即可，MCU从第一个数据开始按照比特位遍历数组TxBuf[]，将前后每两个比特位组合处理，若遇到"00"，则通用IO口输出高电平，延时9.44us，然后通用IO口输出低电平，延时9.44us，然后通用IO口输出高电平，延时9.44*6us，若遇到"01"，则通用IO口输出高电平，延时9.44*3us，然后通用IO口输出低电平，延时9.44us，然后通用IO口输出高电平，延时9.44*4us，若遇到"10"，则通用IO口输出高电平，延时9.44*5us，然后通用IO口输出低电平，延时9.44us，然后通用IO口输出高电平，延时9.44*2us，若遇到"11"，则通用IO口输出高电平，延时9.44*7us，然后通用IO口输出低电平，延时9.44us；
4）发送帧结束EOF。
根据ISO15693标准对发送信号的规定，MCU通用IO口输出高电平，延时9.44*2us，然后通用IO口输出低电平，延时9.44us，然后通用IO口输出高电平，延时9.44us；发送帧结束EOF后意味着完整数据帧已经发送完成。
如图2所示为本发明的输出波形，其中8指示未调制波形，9指示已调制波形。

Claims (2)

1.调制深度可变的RFID信号产生装置，其特征是，包括：缓冲器（1）、微控制器（2）、第一模拟开关（3）、有源晶振（5）、第二模拟开关（6）、输出带通滤波器（7）；所述微控制器（2）内置的数模转换器的输出连接缓冲器（1）的输入端，缓冲器（1）的输出连接到第一模拟开关（3）的常闭端，第一模拟开关（3）的常开端接5V电源，微控制器（2）的一个通用IO口连接到第一模拟开关（3）的输入端，第一模拟开关（3）的公共输出端连接到第二模拟开关（6）的常开端，第二模拟开关（6）的常闭端接地，第二模拟开关（6）的输入端与有源晶振（5）相连接，第二模拟开关（6）的公共输出端连接到输出带通滤波器（7）；
所述第一模拟开关（3）和第二模拟开关（6）实现以下逻辑：输入端接低电平时，公共输出端与常闭端相连接；输入端接高电平时，公共输出端与常开端相连接；
有源晶振（5）输出固定频率的方波，第二模拟开关（6）的公共输出端则按照该频率切换到接地0V或第一模拟开关（3）的公共输出端；此时如果微控制器（2）输出到第一模拟开关（3）输入端的信号为低电平，则第一模拟开关（3）的公共输出端连接到缓冲器的输出，即第二模拟开关（6）的公共输出端输出方波，方波的幅度是微控制器（2）内置数模转换器输出的电压，经过输出带通滤波器（7）后波形为已调制波形；如果微控制器（2）输出到第一模拟开关（3）输入端的信号为高电平，则第一模拟开关（3）的公共输出端连接到5V电源，即第二模拟开关（6）的公共输出端输出方波，方波的幅度是0V-5V满幅度，经过输出带通滤波器（7）后波形为未调制波形。
2.如权利要求1所述的调制深度可变的RFID信号产生装置，其特征是，所述有源晶振（5）为13.56MHz有源晶振，输出13.56MHz方波。
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